马尔可夫链建模法

PRIUS混合动力汽车驱动系统键合图建模仿真

第26卷　第1期 2004年1月武　汉　理　工　大　学　学　报JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY V o l.26　No.1　Jan.2004 PRIU S 混合动力汽车驱动系统键合图建模仿真 高海鸥,王仲范,邓亚东 (武汉理工大学汽车工程学院,武汉430070) 摘　要:　在深入研究丰田公司出产的PRI U S 混合动力汽车驱动系统及其各单元的动态关系的基础上,运用键合图原理对该系统进行数学建模,并应用M atlab /Simulink 进行仿真计算和研究。研究表明,所建模型可以较准确地反映P RIU S 的动态特性,并通过发现解决多动力耦合中弹性与柔性耦合影响导致的车速波动,证明使用键合图建模的优越性。 关键词:　PRI U S;　混合动力汽车;　驱动系统;　键合图;　仿真;　波动 中图分类号:　V 469.72文献标识码:　A 文章编号:1671-4431(2004)01-0063-03收稿日期:2003-09-25. 基金项目:教育部课题(02175). 作者简介:高海鸥(1978-),男,硕士生.E -mail :gh o 1978@sina .co m 随着石油资源的日益匮乏,寻找新能源、新技术的要求日益迫切。人们越来越关注代用燃料汽车和电动汽车的开发。使用电动汽车(electric v ehicle 简称EV )可实现无污染,并可利用水电等其它非石油资源,因此,这无疑是解决问题的最有效途径。但由于电池的能量密度与汽油相差上百倍,远未达到人们的要求,专家估计在10年以内纯电动汽车还无法取代燃油发动机汽车。在此情况下,混合动力汽车成为短期内解决排放污染和能源紧缺的有效途径之一。在现代设计方法中,应用计算机技术开展系统建模仿真显得尤为重要,由于混合动力车系统的复杂性,目前国外的一些系统仿真软件无法对汽车系统进行全面、完整的描述。因此,决定使用键合图理论对汽车系统进行仿真[1] 。在深入分析了PRIU S 混合动力汽车驱动系统的基础上,用键合图方法建立系统动态模型,并进行仿真分析。1　PRIUS 混合动力电动汽车驱动模式 日本丰田公司开发的PRIUS 是世界上第一种大批量生产的混合动力汽车。驱动模式如图1所示[2],它采用四缸发动机(4500r /min ,52kW )和2台永磁同步电动机(1040～5600r /min ,33kW )共同驱动。3个图1　PRI U S 混合动力电动汽车驱动系统简图动力源通过行星齿轮系统连接起来构成多能源的 耦合驱动。发动机和行星架相连,齿圈轴和电动机 (主要功能驱动汽车,在能量回收时发电)传动轴相 联并驱动传动轴,太阳轮轴和发电机(主要功能发 电,但起动时驱动)相联。发动机所发出的扭矩可以 通过行星机构传递到驱动轴上驱动汽车,也可以驱 动发电机,其扭矩的分配由动力分配装置控制;发 电机既可以向电池充电,也可以给电动机提供能 量。2　驱动系统键合图模型 根据键合图原理[3],首先建立各个子系统的键合图模型,然后再耦合成系统模型。

1-用例图建模步骤

1-用例图建模步骤

用例图建模步骤 窗口说明 1.开始 用例图在用例视图目录下，使用右键菜单“new”——》“use case diagram”。

2.工具栏调整 一般情况下，所有UML模型的工具栏都是可以调整的，可以根据具体需要对工具栏上的按钮进行定制。在工具栏上使用右键菜单，选择“Customize”如图2，选择需要增加或减少的图标，如图3所示。 3.增加参与者 参与者的增加有2种方式，

方式一：使用工具栏上的快捷菜单 如图4，图5所示 方式二：使用左边栏右键菜单“new”——》“Actor”新增参与者功能 如图6所示，需要注意的是：使用此方式增加的参与者将不会自动出现在右边的绘图区中，需要把这个参与者拖到绘图区方可。 关于删除：在右边的绘图区，删除参与者可以使用Del键删除，但删除之后被删除的参与者在左边的目录下仍然是存在的。即在绘图区中不能彻底的删除参与者。在左边的目录区，

4.增加用例 用例增加的方式和方法与参与者增加的方式和方法是相同的。 5.建立参与者之间的关系 参与者之间的关系常见的是泛化关系。 步骤如下： 1）选择泛化关系，如图7所示。 2）如图8所示，画出两个参与者之间的泛化关系。注意：起点是继承类，终点是被继承类。即，画的时候是从儿子开始，到父亲结束。 6.建立用例之间的关系 用例之间的关系主要是3种，分别是包含（include），扩展（extend）和泛化

（generalization）。我们只要熟悉一种建立方式，其他2种都可以采用同样的步骤实现。 建立包含关系步骤如下： 1）如图9所示，选择用例关系的图标。 2）如图10所示，从“登陆系统”用例开始，到“密码验证”用例结束画出关联关系，注意箭头的方向。 3）双击这条线或者右键点击这条线然后选择“Open Specification”菜单项（图11所示）， 在弹出的窗口（图12）的Stereotype中选择包含（include）关系

基于马尔可夫链的市场占有率的预测

市场占有率问题 摘要 本文通过对马尔可夫过程理论中用于分析随机过程方法的研究,提出了将转移概率矩阵法应用于企业产品的市场占有率分析当中,认为该理论的无后效性和稳定性特点能够帮助企业在纵向和横向资讯不够充分的情况下克服预测的误差和决策的盲目性,并给出了均衡状态下的市场占有率模型,以期通过不同方案的模拟分析,帮助企业优化决策. 关键词马尔科夫链转移概率矩阵 一、问题重述 1.1背景分析 现代市场信息复杂多变，一个企业在激烈的市场竞争环境下要生存和发展就必须对其产品进行市场预测，从而减少企业参与市场竞争的盲目性，提高科学性。然而，市场对某产品的需求受多种因素的影响，其特性是它在市场流通领域中所处的状态。这些状态的出现是一个随机现象，具有随机性。为此，利用随机过程理论的马尔可夫（Markov）模型来分析产品在市场上的状态分布，进行市场预测，从而科学地组织生产，减少盲目性，以提高企业的市场竞争力和其产品的市场占有率。 1.2问题重述 预测A、B、C三个厂家生产的某种抗病毒药在未来的市场占有情况 二、问题分析 第一步进行市场调查．主要调查以下两件事： （1）目前的市场占有情况．若购买该药的总共1000家对象（购买力相当的医院、药店等）中，买A、B、C三药厂的各有400家、300家、300家，那么A、B、C 三药厂目前的市场占有份额分别为：40%、30%、30%．称（0.4，0.3，0.3）为目前市场的占有分布或称初始分布． （2）查清使用对象的流动情况．流动情况的调查可通过发放信息调查表来了解顾客以往的资料或将来的购买意向，也可从下一时期的订货单得出．若从定货单得表1-0．

表（1-5） 顾客订货情况表 下季度订货情况 合计 来 自 A B C A 160 120 120 400 B 180 90 30 300 C 180 30 90 300 合计 520 240 240 1000 第二步 建立数学模型． 假定在未来的时期内，顾客相同间隔时间的流动情况不因时期的不同而发生变化，以1、2、3分别表示顾客买A 、B 、C 三厂家的药这三个状态，以季度为模型的步长（即转移一步所需的时间），那么根据表（1-5），我们可以得模型的转移概率矩阵： ? ???? ??=?????? ? ? ??=????? ??=3.01.06.01.03.06.03.03.04.03009030030 3001803003030090300180400120400120400160333231232221131211p p p p p p p p p P 矩阵中的第一行（0.4，0.3，0.3）表示目前是A 厂的顾客下季度有40%仍买A 厂的药，转为买B 厂和C 厂的各有30%．同样，第二行、第三行分别表示目前是B 厂和C 厂的顾客下季度的流向． 由P 我们可以计算任意的k 步转移矩阵，如三步转移矩阵： ???? ? ? ?=????? ? ?==252.0244 .0504.0244.0252.0504 .0252.0252.0496.03.01 .06.01.03.06 .03.03.04.03 3 ) 3(P P 从这个矩阵的各行可知三个季度以后各厂家顾客的流动情况．如从第二行（0.504， 0.252，0.244）知，B 厂的顾客三个季度后有50.4%转向买A 厂的药，25.2%仍买B 厂的，24.4%转向买C 厂的药． 三、模型假设 1、购买3种类型产品的顾客总人数基本不变； 2、市场情况相对正常稳定，没有出现新的市场竞争； 3、没有其他促销活动吸引顾客。 四、模型的建立与求解 4.1模型背景 在考虑市场占有率过程中影响占有率的大量随机性因素后，可以认为这一过程充

马尔可夫预测

4.6 马尔可夫预测 4.6.1 马尔可夫预测法分析概述 马尔可夫是俄国著名的数学家，马尔可夫过程是以马尔可夫名字命名的一种特殊的描述事物发展过程的方法。马尔可夫过程主要用于对企业产品的市场占有率的预测。 众所周知，事物的发展状态总是随着时间的推移而不断地变化的。对于有些事物的发展,需要综合考察其过去与现在的状态，才能预测未来。但有些事物的发展，只要知道现在状态,就可以预测将来的状态而不需要知道事物的过去状态。例如，在下中国象棋时，一个棋子下一步应该怎样走，只与它当前的位置有关，而不需要知道它以前处于什么位置，也不需要知道它是怎么走到当前位置的。这种与过去的取值无关，称为无后效性。这种无后效性的事物的发展过程，就称为马尔可夫过程。 1.一步转移概率与转移概率矩阵 如果变量的状态是可数的，假设有N个，那么从状态i经一步转移到j,都有发生的可能，我们称Pij为一步转移概率。将这些依序排列起来构成的一个矩阵，叫做转移概率矩阵： 转移概率矩阵具有下述性质; (1)矩阵每个元素均非负； (2)矩阵每行元素之各等于1. 2.多步转移概率与转移概率矩阵 在一步转移概率概念的基础上，可导出多步转移概率。若系统在时刻T0处于状态i,经过n步转移，在时刻Tn时处于状态j,这种转移的可能性的数量指标称为n步转移概率，记为P（Xn=j|X0=i）=Pij(n)。n步转移概率矩阵记为

经过计算，可以得到一个有用的结论： 同时,n步转移概率同一步转移概率一样具有下列性质; 2.4.2市场占有率预测分析 1.市场占有率预测分析概述 在市场经济条件下，各企业都十分重视扩大自身产品的市场占有率。因此，预测企业产品市场占有率，也就成为企业十分关心的问题。 市场占有率是指在一定地理范围内，某一类商品因为具有相同的用途或性质而相互竞争，那么在这类商品的整个销售市场上，每一种品牌的产品的销售额（销量）点该类商品总销售额（销量）的份额即为该品牌商品的市场占有率。 2.市场占有率预测分析的基本 市场占有率预测分析的基本步骤如下:假设该地区市场上有三种同类商品。 (1)调查目前市场占有率情况，得到市场占有率向量A 首先，通过抽样调查，了解目前市场占有率情况。根据调查结果，构建市场占有率向量A。则A=（P1 , P2 ,P3） (2)调查消费者的变动情况，计算转移概率矩阵P 通过合理的消费者抽样调整，汇总消费者消费变动的情况，并计算出转移概率矩阵P。则

马尔可夫链

马尔可夫链 马尔可夫链（Markov chains ）是一类重要的随机过程，它的状态空间是有限的或可数无限的。经过一段时间系统从一个状态转到另一个状态这种进程只依赖于当前出发时的状态而与以前的历史无关。马尔可夫链有着广泛的应用，也是研究排队系统的重要工具。 1) 离散时间参数的马尔可夫链 ①基本概念 定义 5.7 设{()0,1,2,}X n n ???=，是一个随机过程，状态空间{0,1,2,}E =，如果对于任意的一组整数 时间120k n n n ???≤<<<，以及任意状态12,, ,k i i i E ∈，都有条件概率 11{()|()}k k k k P X n i X n i --=== （5-17） 即过程{()0,1,2,}X n n ???=，未来所处的状态只与当前的状态有关，而与以前曾处于什么状态无关，则称 {()0,1,2,}X n n ???=，是一个离散时间参数的马尔可夫链。当E 为可列无限集时称其为可列无限状态的马尔可 夫链，否则称其为有限状态的马尔可夫链。 定义5.8 设{()0,1,2,}X n n ???=，是状态空间{0,1,2, }E =上的马尔可夫链，条件概率 (,){()|()}ij p m k P X m k j X m i i j E =+==∈，、 （5-18） 称为马尔可夫链{()0,1,2,}X n n ???=，在m 时刻的k 步转移概率。 k 步转移概率的直观意义是：质点在时刻m 处于状态i 的条件下，再经过k 步（k 个单位时间）转移到状 态j 的条件概率。特别地，当1k =时， (,1){(1)|()}ij p m P X m j X m i =+== （5-19） 称为一步转移概率，简称转移概率。 如果k 步转移概率(,)ij p m k i j E ∈，、，只与k 有关，而与时间起点m 无关，则{()}X n 称为离散时间的齐次马尔可夫链。 定义5.9 设{()0,1,2,}X n n ???=，是状态空间{0,1,2,}E ???=上的马尔可夫链，矩阵 0001010 11101(,)(,)(,)(,)(,)(,)(,)(,)(,) (,) n n j j jn p m k p m k p m k p m k p m k p m k P m k p m k p m k p m k ?? ???? ? ?=? ?????? ? （5-20） 称为{()}X n 在m 时刻的k 步转移概率矩阵。 当1k =时，(,1)P m 称为一步转移概率矩阵。 对于齐次马尔可夫链，容易推得k 步转移概率矩阵与一步转移概率矩阵具有关系 ()(),,1k P m k P m =????，1,2,k ???= （5-21）

键图建模与仿真

键图建模与仿真 基于Web的键合图法MEMS系统级多能量域仿真 平台 姓名董正荣 学号2016412059 专业机械设计及理论 学院机械科学与工程学院 教师陈延礼

基于Web的键合图法MEMS系统级多能量域仿真 平台 1引言 键合图法是一种基于功率流图形化表达的系统动力学仿真方法，它提供了一种统一处理多种能量范畴工程动特性问题的途径。 在MEMS动态系统仿真中，普遍存在大量的多种能量域相互作用以及模型非线性问题，这一直是困扰设计人员的一大难题。目前，进行MEMS系统级仿真的主要方法有等效电路法、混合信号硬件描述语言法（VHDL-ASM）等。等效电路法将系统中元件的各种动态参数与电路中的电流、电压等信号相对应。采用这种方法易于分析系统的动力学特性，但所得到的分析模型完全不能反映MEMS系统的结构特征，且整个建模过程不直观，此外，对于复杂的MEMS 系统很难建立其等效电路。混合硬件描述语言法（VHDL-ASM）由硬件描述语言（VHDL）发展而来。优点在于其模型可复用技术使得HDL库可以在建模与仿真过程中直接调用，同时VHDL的广泛使用也使得这一方法成为当前MEMS 系统级仿真中常用的一种方法。 键合图法则基于能量变量统一表达的思想，并借助能量守恒原理统一描述各种能量域中的能量变量之间的关系。与其它方法相比，键合图法更适合用于建立MEMS多能量域动态系统仿真模型。 2仿真平台的框架及实现 键合图系统动特性仿真方法键合图采用四种物理量，即势(e)、流(f)、动量(p)、变位(q)来统一表达工程问题中各种能量域的动态变量。这四种动态变量高度概括了各种能量域内普遍存在的物理量，在具体的能量域内（如：机械能、电能、热能、光能等）必然存在相应的物理量与这四种动态变量相对应。键合图模型由功率键、激活键和基本元件集{0-节点、1-节点、转换器TF、换能器GY、源元件（Se、Sf）、阻性元件R、容性元件C、感性元件I、受控元件(MTF、MGY、KSe、KSf)、非线性元件（NR、NC、NI）等}组成。键合图的每个功率键上都具有势和流两种变量。对应不同的工程问题，这些符号具有不同的物理意义。如在电路系统Se代表电压源、Sf代表电流源，而在力学系统中力源用Se表示，速度源用Sf表示。统一符号表达各种能量变量将有利于诸如MEMS系统这一类的多能量域工程体系的统一建模。

直动式溢流阀的键合图建模与仿真分析

直动式溢流阀的键合图建模与仿真分析 溢流阀一种压力控制阀，在液压设备中主要起定压溢流作用，稳压作用，系统卸荷作用和安全保护作用。系统正常工作时，阀门关闭，只有负载超过规定的极限（系统压力超过调定压力）时开启溢流，进行过载保护，使系统压力不再增加。将直动式溢流阀并联在液压缸的两腔，手动调节溢流压力，可以当做模拟负载器。 1 液压系统及动态过程 任何一个液压元件总是在某一定的液压系统中工作的。在绘制功率键合图，进行动态分析时，总是针对某一具体动态过程进行研究的。 本研究的直动式溢流阀调压系统的液压原理图如图1所示。在图中所示情况下，液压泵的供油经电磁阀流回油箱，当电磁阀突然通电关闭时，直动式溢流阀由原来的关闭状态到打开溢流，直到系统达到新的静平衡状态的瞬态响应过程。 图1 直动式溢流阀调压系统的液压原理图 在上图中，因重点研究的是溢流阀，因此对溢流阀本身的影响特性的因素考虑的多一点，其他不必要的可忽略不计。为了便于分析，需要画出直动式溢流阀的的结构简图，该结构简图及其与系统其他部分的关系如图2。 图2 所研究系统的结构简图

在建立数学模型时，所考虑的的影响因素主要有：溢流阀本身的弹簧柔度C 弹、阀芯质量I 阀 、阀口液阻R 阀 、阻尼孔液阻R 孔 ，及阀芯底部控制油压力p 控 。 此外，系统其他部分考虑的因素有：泵的泄露液阻R 泄 、管道（主要是软管）液 容C 管及模拟负载的节流阀液阻R 节 。 2 功率键合图 按照键合图理论，描述一个系统主要使用容性元件C、阻性元件R、惯性元件I、流源S f、力源Se、转换器TF。将这些基本元件按照功率流程连接起来，构成系统的键合图，如图3。 图3 功率键合图 图中带箭头的直线表示功率键，箭头表示功率流向。每一根功率键上有表示构成功率的两个变量，一般用力变量e和流变量f表示，但在传递不同类型能量的系统中，力变量和流变量各有其不同的物理变量。每根键上的变量都有脚标，以示区别。 图中功率流程是从左向右的。第一个结点是0结点，表示定量泵供给的具有确定流量q1的流源Sf，在同一压力下有5个分支功率从容腔流出，其中有4个是受作用元控制的，即控制泵泄漏量q3的泄露液阻R 泄 、控制管道中油液压缩 所补充的流量q2的液容C 管、控制供给负载流量q4的节流阀液阻R 节 以及控制 溢流量q5的溢流阀阀口液阻R 阀 ，另一个分支功率是用于控制阀芯运动的P6.q6。 第二个结点是1结点，表示功率流p6.q6在同一流量下又分成两个功率流，其一 是受阻尼孔液阻R 孔 控制，具有压力损失p7,相应的功率损失为p7.q7，另一支液压功率流p8.q8，经变换器TF转换成机械功率F9.v9，作用在阀芯底部来控制阀芯运动。最后一个结点为1结点，功率流F9.v9在同一运动速度下，其力变量F 经3个分支功率流，分别用于克服弹簧的预压紧力F10、弹簧继续受压产生的弹性力F11、以及用于克服惯性力F12以产生阀芯的加速度a12 。

Rational Rose用例图的建模步骤

用例图建模步骤 窗口说明 1.开始 用例图在用例视图目录下，使用右键菜单“new”——》“use case diagram”。

2.工具栏调整 一般情况下，所有UML模型的工具栏都是可以调整的，可以根据具体需要对工具栏上的按钮进行定制。在工具栏上使用右键菜单，选择“Customize”如图2，选择需要增加或减少的图标，如图3所示。 3.增加参与者 参与者的增加有2种方式， 方式一：使用工具栏上的快捷菜单 如图4，图5所示

方式二：使用左边栏右键菜单“new”——》“Actor”新增参与者功能 如图6所示，需要注意的是：使用此方式增加的参与者将不会自动出现在右边的绘图区中，需要把这个参与者拖到绘图区方可。 关于删除：在右边的绘图区，删除参与者可以使用Del键删除，但删除之后被删除的参与者在左边的目录下仍然是存在的。即在绘图区中不能彻底的删除参与者。在左边的目录区， 4.增加用例 用例增加的方式和方法与参与者增加的方式和方法是相同的。 5.建立参与者之间的关系 参与者之间的关系常见的是泛化关系。 步骤如下： 1）选择泛化关系，如图7所示。 2）如图8所示，画出两个参与者之间的泛化关系。注意：起点是继承类，终点是被继承类。即，画的时候是从儿子开始，到父亲结束。

6.建立用例之间的关系 用例之间的关系主要是3种，分别是包含（include），扩展（extend）和泛化（generalization）。我们只要熟悉一种建立方式，其他2种都可以采用同样的步骤实现。 建立包含关系步骤如下： 1）如图9所示，选择用例关系的图标。 2）如图10所示，从“登陆系统”用例开始，到“密码验证”用例结束画出关联关系，注意箭头的方向。 3）双击这条线或者右键点击这条线然后选择“Open Specification”菜单项（图11所示）， 在弹出的窗口（图12）的Stereotype中选择包含（include）关系

随机过程——马尔可夫过程的应用

随机过程——马尔可夫过程的应用 年级：2013级 专业：通信工程3班 姓名：李毓哲 学号：31

摘要：随机信号分析与处理是研究随机信号的特点及其处理方法的专业基础， 是目标检测、估计、滤波灯信号处理理论的基础，在通信、雷达、自动检测、随机振动、图像处理、气象预报、生物医学、地震信号处理等领域有着广泛的应用，随着信息技术的发展，随机信号分析与处理的理论讲日益广泛与深入。 随机过程是与时间相关的随机变量，在确定的时刻它是随机变量。随机过程的具体取值称作其样本函数，所有样本函数构成的集合称作随机过程的样本函数空间，所有样本函数空间及其统计特性即构成了随机过程。通信工程中存在大量的随机现象和随机问题。如：信源是随机过程；信道不仅对随机过程进行了变换，而且会叠加随机噪声等。 马尔可夫过程是一类非常重要的随机过程。随着现代科学技术的发展，很多在应用中出现的马氏过程模型的研究受到越来越多的重视。在现实世界中，有很多过程都是马尔可夫过程，马尔可夫过程在研究质点的随机运动、自动控制、通信技术、生物工程等领域中有着广泛的应用。我们可以通过对马尔可夫过程的研究来分析马尔可夫信源的特性。 关键词：随机过程，马尔可夫过程，通信工程，应用

目录 一、摘要 二、随机过程 、随机过程的基本概念及定义 、随机过程的数学描述 、基于MATLAB的随机过程分析方法三、马尔可夫过程 马尔可夫过程的概念 马尔可夫过程的数学描述 四、马尔可夫过程的应用 马尔可夫模型在通信系统中的应用 马尔可夫模型在语音处理的应用 马尔可夫模型的其他应用 五、结论 参考文献

二、随机过程 、随机过程的基本概念及定义 自然界变换的过程通常可以分为两大类——确定过程和随机过程。如果每次试验所得到的观测过程都相同，且都是时间t的一个确定函数，具有确定的变换规律，那么这样的过程就是确定过程。反之，如果每次试验所得到观测过程都不相同，是时间t的不同函数，没有为确定的变换规律，这样的过程称为随机过程。 、随机过程的数学描述 设随机试验E的样本空间Ω，T是一个数集（T∈(-∞,∞)），如果对于每一个t ∈T，都有一个定义在样本空间Ω上的随机变量 X(w,t)，w∈Ω，则称依赖于t的一族随机变量{X(w,t)，t∈T}为随机过程或随机函数，简记为{X(t)，t∈T }或X(t)，其中t称为参数，T称为参数集。当T={0,1,2,…}，T={1,2,…}，T={…,-2,-1,0,1,2,…}时，{X(w,t)t∈T}称为随机序列或时间序列。 、基于MATLAB的典型随机过程的仿真 信号处理仿真分析中都需要模拟产生各种随机序列，通常都是先产生白噪声序列，然后经过变换得到相关的随机序列，MATLAB有许多产生各种分布白噪声的函数。

键合图论文：圆柱齿轮传动非线性动力学键合图建模研究

键合图论文：圆柱齿轮传动非线性动力学键合图建模研究 【中文摘要】键合图方法提供了一种统一处理多种能量范畴的工程系统的动态分析方法,可以用来模拟多输入、多输出系统,线性和非线性系统,键合图中的状态变量均为物理变量,可深入地描述系统内部状态的变化过程。但是键合图法的不足是对机械系统中的非线性参数,如摩擦、间隙等因素建模时不是很方便。针对键合图建模方法的不足,本文的主要工作包括：(1)通过对摩擦力运动特性的分析,引入功率结型结构,建立了能够全面反映摩擦力动态特性的通用键合图模型,该模型不仅能够反映摩擦力在静摩擦状态和动摩擦状态下的运动特性,而且还可以反映摩擦力的耗能特性。(2)对典型的间隙接触动力学进行了分析,根据相对位移与间隙的关系,把接触力划分为三个状态,建立了间隙接触的通用键合图模型,采用20-sim仿真软件对所建立的模型进行了仿真分析,仿真结果与实际情况相符,验证了模型的正确性。(3)以齿轮系统为研究对象,分别建立了齿面摩擦的键合图模型、间隙和时变刚度的键合图模型以及静态传递误差的键合图模型,在此基础上,建立了包含齿面摩擦、间隙、时变刚度和静态传递误差等非线性因素的齿轮传动系统非线性键合图模型,并运用20-sim和Matlab仿真软件对模型进行了对比仿真研究,结果验证了模型的正确性。(4)采用实验的方法测到了一对实验齿轮的静态传递误差和动态传递误差曲线,并将动态传递误差与采用本文建立的齿轮键合图模型计算得到的传递误差曲线进行了对比,两者的啮合频率基本一致,但

是幅值有一定的误差,基本验证了本文建立的齿轮系统键合图模型的 正确性。 【英文摘要】Bond graph provides a multiple energy domain coupling analytical method, which can be used to simulate the multiple input and multiple output systems, linear and nonlinear systems. The state variables of bond graph are physical variables that can be in-depth described the process of state changes within the system. But it is hard to use bond graph model to express a micro mechanical system parameters, such as friction and clearance. In order to solve these problems, this paper has completed the following research work.(1) On the base of theory analysis, this paper established a common bond graph model that could reflect the dynamic characteristics of friction through introducing the concept of switched power junction. This model not only could comprehensive reflect the characteristics of friction both in the static state and in the dynamic motion, but also reflect the consume energy characteristics of friction.(2) According to the relationship between relative displacement and clearance, the contact force along the meshing line is divided into three statuses, and then presented the bond graph model of contact with clearance.20-sim is employed to studying the modeling.(3) Taking a gear system

用例图含义及画法

用例图的含义及画法 用例图(Use Case Diagram)是由软件需求分析到最终实现的第一步，它描述人们如何使用一个系统。用例视图显示谁是相关的用户、用户希望系统提供什么样的服务，以及用户需要为系统提供的服务，以便使系统的用户更容易理解这些元素的用途，也便于软件开发人员最终实现这些元素。用例图在各种开发活动中被广泛的应用，但是它最常用来描述系统及子系统。 当用例视图在外部用户出现以前出现时，它捕获到系统、子系统或类的行为。它将系统功能划分成对参与者（即系统的理想用户）有用的需求。而交互部分被称作用例。用例使用系统与一个或者多个参与者之间的一系列消息来描述系统中的交互。 用例图包含六个元素，分别是：参与者(Actor)、用例(Use Case)、关联关系(Association)、包含关系(Include)、扩展关系(Extend)以及泛化关系(Generalization)。 用例图可一个包含注释和约束，还可一个包含包，用于将模型中的元素组合成更大的模块。有时，可以将用例的实例引入到图中。用例图模型如下所示，参与者用人形图标来标识，用例用椭圆来表示，连线表示它们之间的关系。 一．参与者（Actor） 1．参与者的概念 参与者是系统外部的一个实体，它以某种方式参与用例的执行过程。参与者通过向系统输入或请求系统输入某些事件来触发系统的执行。参与着由参与用例时所担当的角色来表示。在UML中，参与者用名字写在下面的人形图标表示。 每个参与者可以参与一个或多个用例。它通过交换信息与用例发生交互（因此也与用例所在的系统或类发生了交互），而参与者的内部实现与用例是不相关的，可以用一组定义其状态的属性充分的描述参与者。

特殊预测法：马尔可夫分析法

特殊预测法：马尔可夫分析法 定义：马尔可夫分析法是应用俄国数学家马尔可夫发现系统状态概率转移过程规律的数学方程，通过分析随机变量的现时变化情况，预测这些变量未来变化趋势及可能结果，为决策者提供决策信息的一种分析方法。 ?单个生产厂家的产品在同类商品总额中所占的比率，称为该厂产品的市场占有率。在激烈的竞争中，市场占有率随产品的质量、消费者的偏好以及企业的促销作用等因素而发生变化，企业在对产品种类与经营方向做出决策时，需要预测各种商品之间不断转移的市场占有率。 ?市场占有率的预测可采用马尔可夫分析法，也就是运用转移概率矩阵对市场占有率进行市场趋势分析的方法。俄国数学家马尔可夫在20世纪初发现：一个系统的某些因素在转移中，第N次结果只受第N－1次结果影响，只与当前所处状态有关，与其他无关。例如：研究一个商店的累计销售额，如果现在时刻的累计销售额已知，则未来某一时刻的累计销售额与现在时刻以前的任一时刻的累计销售额都无关。 ?在马尔可夫分析中，引入状态转移这个概念。所谓状态是指客观事物可能出现或存在的状态；状态转移是指客观事物由一种状态转移到另一种状态的概率。 ?马尔可夫分析法的一般步骤为： ?1、调查目前的市场占有率情况； ?2、调查消费者购买产品时的变动情况； ?3、建立数学模型； ?4、预测未来市场的占有率。

例一：一个800户居民点，提供服务的A、B、C三家副食品店，从产品、服务等方面展开竞争，各自原有稳定的居民户购买者开始出现了变化。经过调查获得上月与本月三家商店的居民资料如表1；两个月中三商店都失去一些客户，同时也都赢得了一些客户，其转移变化资料如表2。用马尔科夫法预测稳定状态下三商店的市场占有率。 表1 表2 例二：假定某小区有1000户居民，每户居民每月用一块香皂，并且只购买A牌、B牌、C牌。8月份使用A牌香皂居民有500户，使用B 牌居民有200户，使用C牌居民有300户。据调查9月份使用A牌香皂仍在使用的有360户，50户表示要改买B牌，90户表示要改买C牌；在使用B牌的用户中，120户仍在使用B牌，表示改买A牌的有40户，改买C牌的有40户；在使用C牌的用户中，表示仍在使用的有230户，有30户表示改买A牌，有40户表示改买C牌。请用马尔科夫预测法预测10月份及稳定状态下三种品牌香皂在此小区的市场占有率各是多少？

凸轮机构的键合图建模与仿真

价值工程 0引言 凸轮机构的轮廓线的形状是按照从动件的运动规律来设计的，对于几乎任意要求的从动件的运动规律，都可以毫无困难地设计出凸轮轮廓线来实现。但凸轮轮廓曲线形状的任意性导致其键合图模型存在微分因果关系和非线性结型结构，本文主要讨论了任意轮廓形状凸轮机构的键合图建模与仿真问题。 1凸轮机构键合图模型 图1所示的凸轮-从动副中，Bβ定义为凸轮，Bα为从动件。根据凸轮-从动副的约束条件[1]建立其运动方程为： r D α -r D β =rα+ρP α +sα-（rβ+ρQ β +sβ） =0（1） τβ×τα=0（2） 对式（1）、（2）求导可得速度约束方程： 觶r D α -觶r D β ＝觶r α +觸I Aα（ρα′P+sα′）觶准 α +Aατα′觶θ α -觶rβ-觸I Aβ（ρβ′Q+sβ′）觶准 β -Aβτβ′觶θ β =0（3） 凸轮机构的键合图建模与仿真 Modeling and Simulation of Cam Mechanism Bond Graph 吴建华Wu Jianhua （黑龙江省畜牧机械化研究所，齐齐哈尔161005） （Heilongjiang Institute of Animal Husbandry Mechanization，Qiqihar161005，China） 摘要：阐述了运用键合图法建立凸轮机构模型的一般方法。推导出了含考虑混合因果关系的便于计算机自动生成的系统状态方程的统一公式，克服了微分因果关系及非线性结型结构给系统自动建模与仿真所带来的代数困难。该方法特别适合于多能域并存系统一体化建模与仿真，通过实例说明本文方法的有效性。 Abstract:The article illustrates the general method of modeling cam mechanism by using bond graph method,derives the general formula considering mixed causality of system state equation which is convenient to automatic generation by computer,which overcomes the difficulties of modeling and simulation brought by the differential causality and nonlinear junction structure.The method especially adapts to the modeling and simulation of multi-energy gap coexist system integration,and its effectiveness is proved by examples. 关键词：键合图；凸轮机构；建模与仿真 Key words:bond graph；cam mechanism；modelling and simulation 中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）02-0030-02 —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— — 作者简介：吴建华（1977-），女，黑龙江海伦人，工学硕士，讲师。 上就决定了零件加工后的形状，因此设计刀具的运行轨迹是至关重要的，刀具轨迹常称为刀具路径。 MasterCAM的CAM功能强大，生成的刀具路径技术很丰富。系统提供了包括多种曲面粗加工功能、曲面精加工功能、曲面修整加工功能以及一些提高曲面加工效率的方法。 此外，MasterCAM的任务管理器（Operations Manager）可以把同一加工任务的各项操作集中在一起。管理器的界面很简练，清晰地列出了与当前任务相关的各个方面，如零件的几何模型、加工使用的刀具以及加工参数等。在管理器内，很容易生成刀具路径，编辑、校验刀具路径也很方便。在不同的工序之间很容易拷贝和粘贴加工参数、刀具路径、刀具定义。 4产品制造—— —生成数控加工程序，并模拟加工 为了能直观的观察加工个过程、判断刀具轨迹和加工结果的正误，MasterCAM中设置了一个功能齐全的模拟器，可以再屏幕上就预见到“实际”的加工过程，非常有真实感。 设置好刀具加工路径后，可以通过masterCAM系统提供的Backplot（刀具模拟）和Verify（实体切削校验）零件进行加工模拟，观察切削加工，从而可以在不进行试切的情况检测工艺参数的设置是否合理，零件在数控实际加工中是否存在干涉，设备的运行动作是否正确，实际零件是否符合设计要求；同时在数控模拟加工中，系统会给出有关加工过程的报告。 当模拟完成，各方面都比较满意时，系统就可同时产生NCI文件了。NCI文件记录了刀具轨迹的数据和辅助加工的一些数据，它是一个数据文件。要得到具体的数控程序，需要进行后置处理。 MasterCAM系统本身提供了百余种后置处理PST程序。对于不同的数控设备，其数控系统可能不尽相同，选用的后置处理程序也就有所不同。对于具体的数控设备，应选用对应的后置处理程序。后置处理就是将零件的NCI文件翻译成具体的数控程序。点选Select All Post，出现Post processing界面，钩选Save NC file，钩选Edit，单击“OK”生成数程序，然后通过"MasterCAM"的通信端口传输至数控机床即可进行加工，实现计算机辅助制造（CAM）。 参考文献： [1]刘瑞新主编.MasterCAM应用教程[M].北京:机械工业出版社，2002. [2]谭雪松等.举一反三—Mastercam数控加工实战训练.北京:人民邮电出版社，2005. [3]孙祖和编著.MasterCAM设计和制造范例解析[M].北京：机械工业出版社，2004. [4]严烈,陈秀华.Mastercam9实例教程.北京:冶金工业出版社，2003. [5]何满才.三维造型设计—Mastercam9.0实例详解.北京:人民邮电出版社，2003. [6]王睿.Mastercam9实用教程.北京:人民邮电出版社， 2003.·30·

基于键合图的多能域耦合系统自动化建模与仿真

基于键合图的多能域耦合系统自动化建模与仿真* 王中双刘德刚 （齐齐哈尔大学机械工程学院，齐齐哈尔161006） The automatic modelling and simulation for the systems with the coupling of multi-energy domains based on bond graph WANG Zhong-shuang ，LIU De-gang （School of Mechanical Engineering ，Qiqihar University ，Qiqihar 161006，China ） 文章编号：1001-3997（2010）08-0085-03 【摘要】为提高多能域并存线性系统动力学建模与分析的效率及可靠性，提出了键合图法。在考虑 到独立储能场、 非独立储能场能量变量和共能量变量间存在耦合关系的情况下，推导出了便于计算机自动生成的线性系统状态方程的统一公式，基于MATLAB 实现了该类问题的计算机自动建模与仿真。通过对连续墙抓斗Y 方向纠偏系统的动态分析， 说明了所述方法的有效性。关键词：键合图；因果关系；多能域耦合；建模与仿真 【Abstract 】In order to increase the efficiency and reliability of modelling and simulation for the lin －ear systems with the coupling of multi-energy domains ，a method based on bond graph is introduced.In consideration of the coupling of energy variables and coenergy variables in independent energy storage field and dependent energy storage field ，The unified formulae of system state space equations which are easily generated on a computer is derived.As a result ，the automatic modeling and simulation on a comput －er are realized Based on MATLAB .By the dynamic analysis for diaphragm wall grab y axis direction con －trol system ，the validity of the procedure is illustrated. Key words ：Bond graph ；Causality ；Coupling of multi-energy domains ；Modelling and simulation 中图分类号：TH16 文献标识码：A ＊来稿日期：2009-10-22 ＊基金项目：黑龙江省自然科学基金资助项目（E200523），黑龙江省教育厅海外学人基金项目（1151hz020）， 齐齐哈尔大学研究生创新科研项目（YJSCX-06X ） 1引言 科学技术和工业生产的飞速发展，使得工程系统的功能不断强化和完善，传统离散式设计方式的局限性日益凸显。因此，综合考虑不同能域子系统相互作用、影响的集成式设计方法的研究及应用意义重大。随着系统向着高速度、高精度、轻质量的方向发展，其动态性能的分析、研究及预测对系统功能的提高及改善至关重要。现有的系统动力学建模与仿真方法往往仅限于单一能量形式系统（例如，机械系统）的局部动力学性能分析，对于复杂的多能域耦合系统（如机、电、液耦合系统）全局动力学的自动建模与仿真问题具有局限性。上述问题已成为多能域耦合系统的分析 研究及开发应用的根本障碍。键合图理论[1， 2]（Bond Graph ）为上述问题的解决提供了颇具潜力及特色的途径。具有如下特点： （1）用简明统一的仿真语言描述组成工程系统各元件的物理特性、能量传递关系、输入输出关系及系统的工作原理与状态； （2）图形描述与数学描述的统一性； （3）动力学建模过程规则化，便于计算机自动生成，可以将不同能域子系统的参数有机地结合起来。尽管基于键合图的线性系统自动建模与仿真问题已经得到较好的解决[1-3]，但是现有的方法尚存在如下缺陷：未有考虑到独立储能场、非独立储能场能量变量和共能量变量间存在耦合关系的情况。本文的研究工作较好地解决了上述问题。 2多通口系统的基本场 由文献[1，2] 知：系统的键合图模型是由一些最基本的元件构 成。 因此可以将任意系统的键合图模型根据构成它的基本元件的作用划分为不同形式的能量场。如图1所示，是一个既含有独立贮能场（积分因果关系）又含有非独立贮能场（微分因果关系）系 统的基本场[1， 2] 。图1具有混合因果关系键合图场和结型结构 在图1中，独立贮能场是由含积分因果关系的惯性元件和容性元件所组成，耗散场是由阻性元件所组成，源场是指外界对系统的输入。设Xi 表示含积分因果关系独立贮能场的能量变量向量，Zi 表示含积分因果关系独立贮能场的共能量变量向量，Xd 表示含微分因果关系非独立贮能场的能量变量向量，Zd 表示含微分因果关系非独立贮能场的共能量变量向量，Dout 表示耗散场的输出向量，Din 表示耗散场的输入向量，U 表示源场对结型结构的输入向量，V 表示结型结构对源场的输入向量。 源场（Se ，Sf ） 耗散场（R ） 独立储能场 （C ，I ） 非独立储能 场（C ，I ） 结型结构 （0，1，TF ，GY ）U V Din Dout X 觶i X 觶d Z i Z d Machinery Design ＆Manufacture 机械设计与制造 第8期 2010年8月 85